基于眼動(dòng)生理特征的視覺(jué)隨動(dòng)系統

1. FPGA程序設計

程序分為串口接收與云臺控制部分和視頻處理部分。兩部分程序并行運行，相互保持獨立。

2.2.1

串口接收與云臺控制部分

通用板處理后結果用串口發(fā)送到串口接收與云臺控制模塊，此處對命令進(jìn)行譯碼，分別進(jìn)行云臺電機的運動(dòng)控制和攝像頭的拉遠拉近以及聚焦的控制。

2.2.2

視頻處理部分

先配置編碼芯片和解碼芯片，對視頻輸入信號進(jìn)行行，列，場(chǎng)的分辨。視頻處理主要包括字符疊加，顏色的改變，二值處理等等，處理完的視頻信號疊加上行場(chǎng)信號進(jìn)行輸出。

2.3硬件電路設計

主芯片采用BGA封裝，其他芯片為SMA表貼封裝，電路板為八層，信號線(xiàn)寬為5mil，電源線(xiàn)寬30mil，板厚2mm, 為了保證信號完整性，其中4層為信號走線(xiàn)層，兩層地層，兩層電源層，信號層之間用地層或電源層隔開(kāi)，相鄰信號層走線(xiàn)盡量保持垂直。

• 設計性能指標

1. 雙路人眼圖像的分辨率為320x240，平均處理速度為10幀/秒；
2. 視頻眼鏡雙路VGA視頻顯示，分辨率為640x480，幀頻為25幀/秒；
3. 水平方向視場(chǎng)范圍為0到355度，豎直方向視場(chǎng)范圍為-5到50度，水平轉動(dòng)和俯仰運動(dòng)的最小角度是0.9度；
4. 水平方向視場(chǎng)最大轉速約為20度/s,垂直方向視場(chǎng)最大轉速約為10度/s；；

• 創(chuàng )新點(diǎn)和結論

1. 將遠端攝像頭與人眼的觀(guān)察動(dòng)作同步，實(shí)現觀(guān)察范圍和對象的自動(dòng)調整，整個(gè)控制過(guò)程符合人體用眼習慣，方便快捷;
2. 將專(zhuān)用系統平臺（硬件和軟件自行設計）和通用系統平臺（軟件設計）高效聯(lián)合使用；
3. 模塊化設計，方便二次開(kāi)發(fā)，可作為高校學(xué)習和實(shí)驗的平臺。

• 成果的應用前景

1. 醫療電子領(lǐng)域

在現場(chǎng)手術(shù)和遠程醫療中，利用高性能攝像頭可以輔助醫生準確精細進(jìn)行手術(shù)，同時(shí)操作更加方便、人性化；

2. 車(chē)輛駕駛

駕駛者可利用該系統通過(guò)人眼的移動(dòng)控制車(chē)輛的行駛方向，為殘疾人群駕駛車(chē)輛提供可能；

3. 探測和監控

將該系統組裝在機器人上，用于在極端環(huán)境或者對人體有害的環(huán)境等條件下遠程控制機器人探測目標；

4. 消費電子領(lǐng)域

基于視覺(jué)信息的人機交互可應用于3D游戲和家庭影院；

5. 軍事領(lǐng)域

可應用于頭盔顯示器，在車(chē)輛、飛機駕駛員以及單兵作戰時(shí)的命令傳達、戰場(chǎng)觀(guān)察、地形查看、夜視系統顯示、車(chē)輛和飛機的炮瞄系統等；

6. 心理學(xué)科學(xué)研究

通過(guò)設置特定視頻場(chǎng)景并實(shí)時(shí)獲得眼球動(dòng)作,一定程度上可獲得測試者心理表現的信息，相應的技術(shù)結合腦電及心電的監測可以促進(jìn)對人體系統信息反映及心里活動(dòng)的研究；

7. 實(shí)驗平臺

模塊化設計，可作為高校課程實(shí)驗和課外創(chuàng )新活動(dòng)的平臺，學(xué)生可以編寫(xiě)自己的算法實(shí)現不同的功能。

雖然我國在此領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)開(kāi)展，但是目前國內市場(chǎng)上尚無(wú)具有完全自主知識產(chǎn)權的同類(lèi)產(chǎn)品。由于其在民用和軍用方面的廣泛和重要的應用，其經(jīng)濟效益十分可觀(guān)。